近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所食品酶工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)了一種可以兼顧水解木聚糖主鏈（β-1,4-木糖苷鍵）和側(cè)鏈（乙酰酯鍵）的雙功能水解酶CLH10，并揭示了其以單一序列結(jié)構(gòu)域識別兩種不同底物和催化兩種不同類型反應(yīng)的分子機(jī)制。該研究系統(tǒng)地從酶的“序列-結(jié)構(gòu)-功能”角度闡釋了一種新型水解酶的雙功能形成和催化機(jī)制，對新酶的篩選、人工設(shè)計(jì)和定向進(jìn)化提供了全新視角。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在美國化學(xué)會期刊《ACS Catalysis》上。
“綠色制造”是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路，也是我國的重大戰(zhàn)略需求。農(nóng)產(chǎn)品在加工過程中產(chǎn)生了諸多共產(chǎn)物，如木聚糖等，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而難以被有效利用，成為行業(yè)里一重大難題。木聚糖是一種重要的生物質(zhì)資源，其梯次化利用是實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品加工共產(chǎn)物高值化利用的有效途徑。然而，由于其主鏈與側(cè)鏈交聯(lián)形成的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，致使木聚糖需要復(fù)雜的多酶協(xié)同催化才可實(shí)現(xiàn)有效降解。
研究發(fā)現(xiàn)，CLH10同時擁有水解木聚糖主鏈和乙酰酯側(cè)鏈的能力，具備“一酶多用”的高效酶解木聚糖的應(yīng)用潛力。通過晶體結(jié)構(gòu)解析、生物信息學(xué)分析和酶促動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，CLH10在一級結(jié)構(gòu)上包含離散交錯的酯酶和糖苷酶保守序列片段，折疊后在三級結(jié)構(gòu)上同時形成兩個功能區(qū)，可分別識別、催化乙酰酯和木糖苷類底物，最終實(shí)現(xiàn)雙催化功能，且兩種催化功能相互獨(dú)立、互不干擾。結(jié)構(gòu)進(jìn)化分析表明，CLH10是基于保守的酯酶結(jié)構(gòu)進(jìn)化而獲得了木糖苷底物的識別和催化功能。
該研究得到了中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和中國博士后基金的資助。（通訊員 杜坷）
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b03383
